[发明专利]一种基于风场风速关联的单风机虚拟风速计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于风场风速关联的单风机虚拟风速计算方法及系统。所述单风机虚拟风速计算方法至少包括：S1：数据采集及存储，S2：数据预处理，S3：关联风机选择，S4：模型训练及存储，选择关联风机的相关历史数据作为输入值，输入到及其学习模型中，完成风速拟合算法模型的训练；S5：虚拟风速计算，实时调用步骤S4中训练得到的风速拟合算法模型，结合关联风机关联数据拟合得到目标风机当前风速。本发明方法在风速仪故障的情况下，无需增加辅助设备，可有效判断并拟合风速仪运行情况。具有简单易行的特点，可改善风速仪故障带来的机组异常、非计划停机等现象，提高机组发电效率。

技术领域

本发明属于风电场风速预测技术领域，尤其涉及一种基于风场风速关联的单风机虚拟风速计算方法及系统。

背景技术

为实现碳中和，改善社会环境，风电作为清洁绿色能源得以迅速发展。但风机的实际运行工况极其复杂，其零部件容易在环境的影响下产生磨损、失效等问题。如果不及时发现并更换受损部件，风机可能出现严重的安全事故，造成重大的经济损失。同时，停机将严重影响风机效率，降低风场的经济性。

风力发电机组经常受到场内外各种计划和非计划停运以及通讯故障等问题的影响，导致实时数据传输的中断和缺失，进而对风机状态监测及风机控制策略执行造成不良影响。因此需要展开对风机风速实时数据的拟合，以提升风机数据的质量和连续性，保障正常的风机状态监测和风机控制策略的执行，避免因风速数据缺失而停机所导致的发电量降低。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种基于风场风速关联的单风机虚拟风速计算方法及系统，本发明方法及系统实现了当目标风机的风速仪出现故障时，利用其关联风机的数据实现对风速仪有故障的风机进行风速拟合。利用以上方法，来克服风速仪故障对风场正常运行的影响。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一方面地，本发明公开了一种基于风场风速关联的单风机虚拟风速计算方法，其特征在于，所述单风机虚拟风速计算方法至少包括：S1：数据采集及存储，采集并存储风机机组在运行、停机过程中的风速相关数据；S2：数据预处理，对步骤S1采集的数据进行预处理，提取有效数据作为算法所需的输入值；S3：关联风机选择，分析风场内各风机的地理位置信息和风机历史数据的相关性，选择与目标风机具备关联性的若干台风机，用于拟合目标风机的风速；S4：模型训练及存储，选择关联风机的相关历史数据作为输入值，输入到及其学习模型中，完成风速拟合算法模型的训练；S5：虚拟风速计算，实时调用步骤S4中训练得到的风速拟合算法模型，结合关联风机关联数据拟合得到目标风机当前风速。

根据一个优选的实施方式，所述步骤S2中，数据预处理至少包括风机数据进行对时处理、剔除无效数据、数据筛选及数据匹配。

根据一个优选的实施方式，所述步骤S3中风机的地理位置信息至少包括机组经度信息、纬度信息和海拔高度；且风机历史数据至少包括风机的风速。

根据一个优选的实施方式，所述步骤S3中在所述的关联风机选择的分析过程中，对数据进行了归一化操作。

根据一个优选的实施方式，所述步骤S4中，，模型训练过程所涉及的关联风机相关历史数据至少包括风机的风速、风向和湍流强度。

根据一个优选的实施方式，所述单风机虚拟风速计算方法还包括：S6：风速故障判断，综合单风机风速拟合至、风速仪的当前测量值及历史数据以及关联风机的风速信息，完成风速仪是否处于故障状态的判断。

根据一个优选的实施方式，所述步骤S6还包括：S601:若风速仪判定为处于故障状态，则将虚拟风速值作为下一步骤的输入值；S602：.若风速仪判定为正常运行状态，则将风速仪测量值作为下一步骤的输入值。

根据一个优选的实施方式，所述单风机虚拟风速计算方法还包括：S7：运行策略执行，风机机组控制装置基于步骤S6得到的风速值，判断风机的运行工况是否安全，并执行风机的相应运行策略。